Evolució

Isabel ReynalDep. de CiènciesINS El Pont de Suert

L’origen de la vida

La generació espontània: els éssers vius s’originen espontàniament a partir de matèria en descomposició.

La panspèrmia: formes diminutes de vida, escapades d’algun planeta, van inocular la vida en la nostra galàxia.

La creació divina

La falsedat de la generació espontània

Experiment de Pasteur

Experiment de Redi

F. Redi va ser el primer científic que va qüestionar la generacióespontània. (s. XVII)

Pasteur, ja al segle XIX, va concloure que qualsevol ésser viu provenia d’un altre ésser viu.

Oparin l’any 1922 va proposar que les primeres molècules biològiques es van formar a partir dels gasos atmosfèrics, les descàrregues elèctriques de les tempestes i la radiacióultraviolada del Sol.

S. Miller, l’any 1953, va ser el primer que ho va comprovar, obtenint moltes biomolècules.

Altres científics com Joan Oró en van obtenir moltes més, modificant la composició de l’atmosfera primitiva.

L’origen de la biodiversitat

El fixisme• Les espècies van ser creades

al principi i es manteneninvariables(una sola creació) o han estat creades en creacionssuccesives separades percatàstrofes.

• Els fòssils es consideren roques amb formes curioses o producte de grans catàstrofesnaturals.

Les principals teories fixistes són el creacionisme i el neocreacionisme.

El creacionisme

La Terra i tots els éssersvius van ser creats perun o més déus ambpropòsits divins.

El neocreacionisme o disseny intel·ligent

La Terra i tots els éssers vius són el resultat d’accions empreses de manera deliberada per agents intel·ligents. Cal intel·ligència per crear tanta complexitat biològica.Diuen que és molt difícil que les diverses condicions necessàries perquèhi hagi vida coincideixin tan exactament en l’espai i en el temps senseque ningú ho hagi dissenyat. (També és altament improbable que et toqui la loteria i bé que hi tirem i no considerem que algú ha manipulat la rifa perquè ens toqui a nosaltres.).També consideren que la vida ha estat sembrada a la Terra per éssersmolt intel·ligents que provenen d’altres sistemes solars i que tindrienmecanismes per evitar les radiacions (I naus espacials extraordinàries!)

Les teories evolutives

• La complexitat i diversitat de la vida han anat en augment al llargde la seva existència de manera gradual i progressiva i ambinfluència del medi.

• Les principals teories evolutives són:

• El lamarckisme

• El darwinisme

Actualment, la teoria acceptada per tota la comunitat científica ésLa teoria sintètica de l’evolució, elaborada a partir de la teoriade l’evolució de Darwin i dels coneixements de genètica.

El lamarckismeLlei d’ús i desús dels òrgans : elsòrgans s’utilitzen més o menys segonsles necessitats i això implica que el seudesenvolupament sigui diferent.

• La funció crea l’òrgan : si els canvisambientals generen noves necessitats, poden aparèixer òrgans nous.

• Herència dels caràcters adquirits .

• Els éssers vius tendeixen cap a la perfecció , i per tant el model d’evolucióés lineal.

No parla ni de parentius ni ancestres. Afirma que a partir d’un cert nombre d’espècies originals s’haurien originat les actuals per diferents vies.

Jean Baptiste Lamarck va proposar la sevateoria l’any 1801.

Charles Darwin va nèixer a Anglaterral’any 1809 i era fill i nét de metges. Va abandonar els estudis de medicina i elseclesiàstics per la seva gran inclinaciócap a les observacions naturalistes.

El darwinisme

L’any 1829 va ser convidat a participar coma naturalista a l’expediciódel vaixell Beagle cap a la Terra del Foc i el Pacífic.

• A Sudamèrica va desenterrar fòssils d’animals extingits com:El Toxodon i el Mylodon, semblants als actualshipopòtam i elefantrespectivament.

• Coneixia la teoria de Lamarck i va suposar que eren evidènciesdels canvis graduals, resultatdel procés evolutiu.

• Als Andes va trobar restes de closques marines a 3000 m d’altura i això concordava ambla teoria de Lyell que deia que la Terra no havia estat sempreigual sinó que haviaexperimentat grans canvis.

Les observacions mésconegudes i que més el van ajudar en l’elaboració de la seva teoria van ser elsrealitzats a l’arxipèlag de les Galàpagos, amb tortugues, pinsans i altres animals.

• Va tornar a Anglaterra l’any 1833, on es va casar i va viure la resta de la seva vida.

• Les observacions fetes al llarg del seu viatge, els seus coneixementsnaturalístics i les lectures sobre demografia humana de T. Malthus li van suggerir els conceptes de lluitaper l’existència i selecció natural.

• L’any 1838 concebeix la teoria de la selecció natural.

• L’any 1858 reb un escrit fet per A.R. Wallace, un jove naturalista que, treballant a Indonèsia, ha arribat a conclusions semblants a les sevessobre la selecció natural i el convença publicar la seva teoria.

L’any 1859, 25 anysdesprés del gran viatge, va publicar L’origen de les espècies

Els punts principals del darwinisme

• Qualsevol població d’organismes està formada per individus que presenten petites diferències hereditàries (VARIABILITAT).

• Tots lluiten per sobreviure (per aconseguir aliment, refugi, etc.) però ho aconsegueixen sempre els més aptes, els més benadaptats a les condicions del medi que els envolta.

• La natura selecciona els més ben adaptats (SELECCIÓ NATURAL).

• Els supervivents transmeten a la descendència els caràctersadaptatius favorables.

• La selecció natural actúa sobre la variabilitat.

• Les espècies estan emparentadesentre si i levolució no s’ha produït de manera lineal sinó ramificada.

Quins punts concorden amb Lamarck?

El món no és estàtic sinó que ha sofert una sèrie de transformacions al llarg del temps.

Les espècies han variat en un procésevolutiu gradual i continu, en el que unes s’han extingit i altres s’han originat.

L’ambient ha estat molt important en el procés evolutiu.

Les 13 espèciesde pinsans tenienel bec adaptat a les diferènciesd’alimentació de cada illa.

Però…

Per a Lamarck:

No hi ha parentius entre les espècies.Aquestes s’hanoriginat per generacióespontània i han anatcanviant per un impulsintern cap a la perfecció.

Per a Darwin:

la semblança entre les espècies és indici que estanemparentades i tenen un avantpassat comú.

• Per a Darwin, el canvievolutiu era resultat de la selecció natural, que actuava sobre la variabilitat de caràcters, permetent la supervivència dels mésben adaptats a les condicions del medi.

• Lamarck creia que el canvi obeïa a un impulsmisteriós cap a la perfecció.

Lamarck pensava que l’evolució era lineal, sense connexionsentre les diferents línies i sense avantpassats comuns. En canvi Darwin la concebia ramificada, com un gran arbreamb diferents graus de parentiu.

Així doncs, influència del medi però… herènciadels caràcters adquirits o selecció natural?

• A. Weismann, biòleg alemany, va ser el primer que va diferenciar cèl·lulessomàtiques de les sexuals (l’any 1892) i va considerar que aquestesdarreres eren les portadores dels caràcters hereditaris. Acabà doncs amb la idea que l’herència era un fenomen de mescla dels caràcters delsprogenitors.

• A més, va desmuntar definitivament la teoria de l’herència dels caràctersadquirits, amb experiments com el de tallar la cua a un grup de ratolins i seguint la descendència fins a 22 generacions, observant que tots naixienamb cua.

• La selecció natural és doncs l’opció vàlida.

El Neodarwinisme o teoriasintètica de l’evolució

• Les poblacions biològiques sónheterogènies, és a dir, presenten gran variabilitat genèticaprovocada per mutacions en l’ADN de les seves cèl·lules i perla recombinació meiòtica. Elsdiferents al·lels que determinen els caràcters s’han originat permutació.

El neodarwinisme resulta de la integració de la selecció natural darwiniana i la genèticamendeliana.

Els seus principals punts són:

• Només les mutacions que afecten les cèl·lules sexuals es transmetena la descendència.

• En cada ambient, els individus ambun fenotip més ben adaptat tenenmés probabilitats de sobreviure i de deixar descendència. En les generacions següents, el seufenotip, determinat pels al·lels(genotip) serà cada cop mésfreqüent. Això és la selecciónatural.La selecció natural, per tant, actuasobre la variabilitat.

•

• No evolucionen els individus perseparat sinó les poblacionsd’individus.

Perquè hi hagi selecció, la població ha de ser heterògènia. Perquè hi hagi evolució: la població ha de ser heterogènia i el mediha de canviar.

Sobre viure

Quantes taques vermelles hi ha? N’hi ha d’algun altre colo r?

La variabilitat de colors es deguda a mutacions en el gen que controla el color.La selecció natural afavoreix la supervivència d’un color o un altre segons es tracti de passar desapercebut o de cridar l’atenció.

Sobre la fullaraca, quin color serà afavorit per la selecciónatural si es tracta de camuflar-se per fer front a un depredador? I si es tracta de viure a l’escorça de l’arbre?

Els patrons evolutiusEvolució variacional: acumulaciógradual de mutacions que comporten petits canvis. Quan elscanvis són prou nombrosos, ha aparegut una espècie nova.

Evolució saltacional o equilibripuntuat: es produeixen un gran nombre de canvis de manera sobtada que originen una espècienova en poques generacions. El registre fòssil presenta discontinuïtats abruptes.

Probablement es donen els dos models, és a dir, el ritme de canvi dels diferents caràcters no és homogeni.

Les provesevolutives

Anatòmiques

Són una prova de l’evolució perquè ens mostren els orígens comuns d’algunes espècies i per tant, l’existència de parentius.

Uns altres exemples: La mandíbula dels peixos i els ossets de la nostra oïda mitjanaLa nostra clavícula i un dels arcs branquials dels peixos

Els òrgans homòlegs són els que tenen el mateix origen embriològic i la mateixa estructura bàsica però presenten formes diferents (originades per mutació) adaptades a diferents funcions.

mandíbules

Els òrgans anàlegs són els que tenen formes i funcions similars però no tenen el mateix origen embriològic ni la mateixa estructura bàsica.

La selecciónatural ha afavorit per a cada funció la forma més efectiva.

Biogeogràfiques

Els mamífers placentaris van aparèixer quan Austràlia i Amèrica del Sud estaven aïllades de la resta de continents.Només en aquests territoris els marsupials van poder sobreviure perquè, tot i estar més mal adaptats a la supervivència de les cries, no van haver de competir amb els placentaris.

Distribució dels marsupials

El marsupi

En els marsupials, les cries es desenvolupen en el marsupi. Aquest és una estructura ventral que conté les mames.Als pocs dies de la fecundació, la petita cria surt de l’úter i va cap al marsupi, on s’enganxa a una mama i hi roman fins al seu total desenvolupament fetal.

Cries a l’interior del marsupi, en diferents fases de desenvolupament.

Actualment hi ha 270 espècies marsupials, 70 viuen a Amèrica i 200 a Austràlia.

Moltes d’elles s’assemblen morfològicament a espècies placentàries.

Peix Salamandra Pollastre Porc Humà

Embriològiques

Les primeres etapesdel desenvolupamentembrionari de moltsorganismes són moltsemblants.

És un altre argument a favor dels avantpassatscomuns.

Els fòssils ens aporten proves sobre les relacions evolutives entre grups.

Les sèries fòssils ens permeten observar modificacions graduals de les estructures.

L’evoluciódel cavall

Paleontològiques

En les capes sedimentàries, el nombre d’espècies diferents de fòssils i la seva complexitat disminueixen a mesura que són més antigues. Prova que la vida ha anat evolucionant i ha augmentat la seva diversitat i la seva complexitat.

Els ocells són els descendents directes dels dinosaures.

Biologia molecular

L’estructura de l’ADN i el codigenètic són universals.

Les semblances en l’estructura de les membranes cel·lulars i elsprocessos vitals com la fotosíntesi i la respiraciócel.lular

Aquests fets proven l’origen comú de tots els organismes.

Aquestes tres grans aus corredores procedeixen d’un avantpassat comú que habitava al gran continent austral de Gondwana. Quan aquesta massa

continental es va trencar, les poblacions van quedar separades per una barrera geogràfica infranquejable, es va interrompre l’intercanvi genètic i cada una va

evolucionar de manera independent.

nyandú

estruç

emú

L’especiacióL’especiació és el procés de formació de noves espècies a partir d’un avantpassat comú.Perquè hi hagi especiació hi ha d’haver aïllament genètic, és a dir una interrupcióen l’intercanvi de gens entre dues poblacions de la mateixa espècie.

Una de les possibilitats que afavoreix l’aïllament és l’aparició d’una barrera geogràfica.

Pot haver-hi especiació sense aïllamentgeogràfic, però sí en l’espai o en el temps:

- Ocupar hàbitats diferents.- Tenir un aspecte diferent.- Un comportament diferent.- Època fèrtil diferent.- Gàmetes incompatibles- Descendents inviables o estèrils.

Dues espècies són diferents quanhi ha incompatibilitat de gàmetes o la descendència és estèril.

Població original Població original

Aïllament geogràfic Aïllament ecològic

Divergència genètica Divergència genètica

Aïllament reproductiu Aïllament reproductiu

La biodiversitatLa gran diversitat d’éssersvius és el resultat de l’evolucióbiològica.

És una variable ecològica que es mesura amb l’índex de Shanon. Aquest índex pren valors de l’1 al 5. Es troben valors baixos en ambients poc diversos com les zones desèrtiques o els boscos boreals. Els valors més alts els trobem en zones equatorials o en elsesculls coral·lins.

La biodiversitat contempla diferents aspectes:

• Genètica: variabilitat que existeix dins de cada espècie.

• D’espècies dins de cada ecosistema.

• D’ambients o ecològica.

Activitats

• http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/evolucion/1origen_de_la_vida.htm#genespont

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/evolucion/actividades.htm